基于pid的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的研究與設計

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2、：TP29學校代號：10490學號：201304014密級：公開武漢工程大學碩士學位論文基于PID的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的研究與設計作者姓名：陸夢進指導教師姓名、職稱：談宏華（教授）申請學位類別：工學碩士學科專業(yè)名稱：模式識別與智能系統(tǒng)研究方向：智能控制論文提交日期：2016年3月30日論文答辯日期：2016年5月25日學位授予單位：武漢工程大學學位授予日期：2016年6月18日答辯委員會主席：沈安文教授ResearchandDesignofElectricFurnaceTemperatureControlSystemBasedonPIDAThesisSubmitt

3、edfortheDegreeofMasterMajor：PatternRecognitionandIntelligentSystemCandidate：LuMengjinSupervisor：Pro.TanHonghuaWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China摘要現(xiàn)在在中國最引大家關注的環(huán)境問題就是日益嚴重的霧霾問題，特別是在北方的冬天，因為現(xiàn)在北方很多的地方的供暖還是采用燃煤鍋爐供暖，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)的居民取暖還是用燃煤鍋爐進行供暖，所以現(xiàn)在我們應該繼續(xù)加大燃煤鍋爐淘汰力度，逐漸改用電鍋爐。而溫度控制是

4、電鍋爐的核心部分，良好的溫度控制系統(tǒng)能夠使電鍋爐使用更節(jié)能、更安全，更環(huán)保。由于被控對象、環(huán)境等諸多因素對電鍋爐的溫度控制產(chǎn)生的影響，所以會對該系統(tǒng)帶來比較大的干擾和比較大的時滯性。由于采用傳統(tǒng)的控制算法，如PID控制算法，很難得到較好的控制效果。因此為電鍋爐設計出一種物美價廉的溫度控制系統(tǒng)是具有一定應用價值的課題。本文研究了該系統(tǒng)所需的控制功能，并對被控對象電鍋爐進行研究，并設計了具體的技術指標；對當前的溫度控制系統(tǒng)中常用的PID等多種控制算法的原理進行了分析和研究，然后對它們進行仿真并分析了仿真結(jié)果，可知它們控制效果不是很理想。由于他們都是單閉環(huán)的控制算法，本

5、文構(gòu)建了雙閉環(huán)積分分離PID控制算法對電鍋爐進行溫度控制，首先對控制系統(tǒng)的功能模塊進行了分析和研究，根據(jù)功能分析設計了硬件系統(tǒng)、控制算法以及軟件系統(tǒng)。在硬件系統(tǒng)設計上，結(jié)合本文系統(tǒng)的功能，設計各功能模塊相對應的硬件電路，并對相應硬件電路原理進行分析。系統(tǒng)以STM32F103為主控芯片，論文重點介紹了溫度測量與控制及液位測量與控制以及按鍵輸入與液晶屏顯示的設計。系統(tǒng)還應用以太網(wǎng)控制器8019AS實現(xiàn)上位機對電鍋爐溫度控制系統(tǒng)進行監(jiān)測與控制。此外，論文還對缺水保護電路，漏電檢測電路等外圍電路進行了功能分析和電路設計。軟件設計上，對輸出控制模塊、溫度測量模塊、積分分離P

6、ID控制算法、采樣模塊、按鍵輸入和液晶顯示等進行了開發(fā)設計，并對上位機平臺進行了開發(fā)設計本文借助MATLAB工具，依次對PID算法，雙閉環(huán)積分分離PID算法進行仿真并進行對比。對比仿真結(jié)果可知，雙閉環(huán)積分分離PID達到了本文系統(tǒng)所要求的控制穩(wěn)定、調(diào)節(jié)時間短且超調(diào)量小等效果。所以雙閉環(huán)積分分離PID是一種理想的電鍋爐溫度控制算法方案。關鍵詞：電鍋爐，雙閉環(huán)積分分離PID，溫度控制，以太網(wǎng)通信，上位機IAbstractNowinChinathemostcitedconcernabouttheenvironmentalproblemisincreasinglyserio

7、ushazeproblem,especiallyinthenorthofthewinter.Becausemanyofthenorthernpartsofpeopleusecoal-firedboilerheating.Inparticular,theresidentsoftheruralusethecoal-firedboilersforheating.Sonowweshouldcontinuetodecreasetheintensityofcoalfiredboiler,andgraduallyswitchtoelectricboiler.Andthetemp

8、eratu